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        對(duì)歐姆表倍率和內(nèi)阻關(guān)系的一點(diǎn)討論

        2018-06-15 02:25:18
        物理通報(bào) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:歐姆表高倍率電路圖

        晏 鵬

        (沭陽(yáng)縣沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué) 江蘇 宿遷 223600)

        1 教材內(nèi)容引發(fā)的疑問(wèn)

        在人教版高中《物理·選修3-1》教材中,對(duì)于多用電表,書(shū)上展示了如圖1所示的電路讓學(xué)生討論各個(gè)位置的功能.

        圖1中3,4兩個(gè)位置是表示不同倍率的歐姆表,設(shè)開(kāi)關(guān)在4處所對(duì)應(yīng)的歐姆表內(nèi)阻較大.對(duì)于這兩種倍率,學(xué)生在認(rèn)識(shí)上存在如下誤區(qū):根據(jù)E=I(Rx+R內(nèi)),測(cè)量電阻Rx時(shí),R內(nèi)較大時(shí)電流較小,指針偏轉(zhuǎn)較小,Rx對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上數(shù)字較大,故倍率較小.按照這個(gè)思路,3位置對(duì)應(yīng)較高倍率,4位置對(duì)應(yīng)較低倍率.

        圖1 多用電表電路圖

        但根據(jù)歐姆表中值電阻與內(nèi)阻相等的關(guān)系,倍率越高,中值電阻越大,內(nèi)阻越大.按照這個(gè)思路,3位置對(duì)應(yīng)較低倍率,4位置對(duì)應(yīng)較高倍率.

        對(duì)于上述矛盾,有人從電路圖中電源不同來(lái)解釋.實(shí)際上,對(duì)于從×1至×1k倍率,都是采用同一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V的干電池.要解決上述矛盾,必須從歐姆表原理入手,分析其實(shí)際電路.

        2 歐姆表原理圖的誤差來(lái)源

        按照?qǐng)D2所示的電路,設(shè)歐姆表內(nèi)阻為R內(nèi),電源電動(dòng)勢(shì)為E,表頭滿偏電流為Ig,有E=IgR內(nèi).當(dāng)外接一阻值為Rx的待測(cè)電阻時(shí),有E=I(Rx+R內(nèi)).由上述兩式可得

        圖2 歐姆表原理圖

        3 解決方案

        為了減小由于電池用久導(dǎo)致的誤差,以歐姆擋×1k倍率為例,其內(nèi)部的實(shí)際電路按圖3所示連接.

        圖3 ×1k倍率改進(jìn)電路

        4 不同倍率的內(nèi)阻的電路連接方式

        若將選擇開(kāi)關(guān)由×1k調(diào)到×100倍率,在圖3電路中并聯(lián)一個(gè)分流電阻,如圖4所示.

        圖4 ×100倍率改進(jìn)電路

        圖5 改進(jìn)后的內(nèi)部電路

        5 對(duì)疑問(wèn)的解答

        綜上所述,歐姆表倍率減小,其內(nèi)阻也同倍數(shù)減小.當(dāng)接入待測(cè)電阻Rx時(shí), 流過(guò)回路的總電流增大,但由于分流電阻的存在,流過(guò)表頭的電流在減小,故指針偏轉(zhuǎn)角度減小,課本上的電路圖是基本原理圖,不是實(shí)際使用的電路.如果按照?qǐng)D1和圖2的電路去分析,得到的是錯(cuò)誤的結(jié)論.

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